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Bundesanstalt für Straßenwesen -BASt-, Köln (Herausgeber); TU München, Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung (Ausführende Stelle); TU München, Lehrstuhl und Prüfamt für Verkehrswegebau (Ausführende Stelle)

Entwicklung eines scannenden Prüfgeräts zur Detektion von Delaminationen in Betonfahrbahndecken

Groschup, Robin; Große, Christian; Eger, Martin; Freudenstein, Stephan
Quelle: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Straßenbau
Bremen (Deutschland)
Fachverlag NW
2019, 47 S., Abb., Tab., Lit.
ISBN: 978-3-95606-472-2
Serie: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Straßenbau, Nr.138

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[Quelle: https://bast.opus.hbz-nrw.de]

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Ein bedeutender Teil (ca. 30 Prozent) der Bundesautobahnen ist in Betonbauweise hergestellt. An solchen Fahrbahnen können spezielle Schadensbilder auftreten, die in Zusammenhang mit chemischen Reaktionen (insbesondere Schädigung aufgrund Alkali-Kieselsäure-Reaktion) oder mechanischer und thermischer Beanspruchung stehen (z.B. Hitzeschäden). Zur zerstörungsfreien Zustandserfassung im Hinblick auf substanzielle Schäden von Fahrbahndecken aus Beton steht derzeit noch kein wirtschaftlich sinnvoll einsetzbares Prüfsystem zur Verfügung, das als Entscheidungsgrundlage für Instandsetzungsmaßnahmen dienen könnte. Zwar gibt es Systeme mit denen z.B. die Tragfähigkeit oder der komplette Straßenaufbau (Georadar) repräsentativ und auch mit hohen Scangeschwindigkeiten abgebildet werden kann. Jedoch ist die Abbildung von auf der Oberfläche nicht sichtbaren horizontalen Rissen und Delaminationen im Inneren der Betondecke nur mit großem Aufwand messtechnisch durchführbar. Deshalb wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens ein scannendes Messverfahren entwickelt und in einem Prototypensystem implementiert. Das System erlaubt die Durchführung von Messungen auf Basis von elastischen Wellen- und Schwingungsphänomenen, die direkt mit strukturellen Eigenschaften wie z.B. dem Vorhandensein von Rissen korrelierbar sind. Das entwickelte Messsystem nutzt als Grundlage das sog. Impakt-Echo-Verfahren, bei dem durch einen mechanischen Impakt elastische Wellen im Betonkörper ausgelöst, mit geeigneter Sensorik empfangen und mit Methoden der Datenverarbeitung im Hinblick auf Informationen bezüglich Materialkennwerten und Schäden analysiert werden. Im Laufe der Entwicklungsarbeiten wurden messtechnische Komponenten wie Sensorik, Signalquellen und Messelektronik für die speziellen Erfordernisse scannender Messungen an Betonfahrbahndecken im Bestand konzeptioniert, hergestellt und optimiert. Insbesondere wurde zur Realisierung der scannenden Funktionsweise eine luftschallbasierte Signalaufzeichnung implementiert. Darüber hinaus wurden auf Basis numerischer Simulationen und Realmessungen Methoden zur Datenverarbeitung und korrekten Interpretation der Messdaten erarbeitet. Testmessungen wurden sowohl an ausgebauten Fahrbahnplatten als auch an ausgewählten Fahrbahnen im Bestand durchgeführt.

Publikationslisten zum Thema:
Bundesautobahn, Autobahn, Betonbauweise, Betonfahrbahndecke, Fahrbahndecke, Schädigung, Schadensbild, Rissbildung, Delaminierung, Detektion, Prüfverfahren(zerstörungsfrei), Messverfahren, Messsystem, Impuls-Echo-Verfahren, Funktionsprinzip, Prüfgerät, Scanner, Messtechnik, Sensortechnik, Prototyp, Neuentwicklung, Funktionalität, Untersuchung, Messergebnis, Simulationsrechnung, Rechenergebnis, Vergleich, federal motorway, motorway, concrete construction method, concrete pavement surface, carriageway surfacing, damaging, damage picture, cracking, exfoliation, detection, nondestructive test method, measuring method, measuring system, impact-echo method, functional principle, testing device, measuring, sensor technology, prototype, new development, range of functions, investigation, measuring result, simulation calculation, calculation result,